企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)中應(yīng)用的CAD/CAM工具主要有CAD、CAE、CAPP、CAM、CAFD等,他們分別實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的幾何、功能/工程特性,制造過(guò)程和加工程序等的設(shè)計(jì)和定義。無(wú)論采用何種工具,產(chǎn)品開發(fā)都是圍繞產(chǎn)品模型的定義過(guò)程進(jìn)行的,利用系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)最終完成對(duì)產(chǎn)品數(shù)字化模型的完整定義。
采用PDM作為產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中CAD/CAM系統(tǒng)的集成平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的統(tǒng)一定義與信息共享,有利于數(shù)據(jù)在不同應(yīng)用領(lǐng)域的重復(fù)使用,增進(jìn)企業(yè)各部門之間的交流與合作,保證應(yīng)用系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致性,消除數(shù)據(jù)冗余,提高設(shè)計(jì)效率。
1 PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成技術(shù)與方法
PDM系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境包括運(yùn)行于Web應(yīng)用服務(wù)器的PDM Web應(yīng)用程序,以及運(yùn)行與組建環(huán)境中由PDM組件和其它第三方組件提供的應(yīng)用服務(wù)。PDM系統(tǒng)建立運(yùn)行以后,根據(jù)系統(tǒng)功能的不同PDM服務(wù)一般包括文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管埋、項(xiàng)目管理、工作流過(guò)程管理、系統(tǒng)管理、安全與權(quán)限管理等。
PDM采用專用集成接口集成CAD/CAM系統(tǒng),產(chǎn)品信息存儲(chǔ)于PDM數(shù)據(jù)庫(kù)及企業(yè)其它應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。集成系統(tǒng)的用戶分為兩類:普通用戶通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Web瀏覽器及PDM客戶端應(yīng)用程序訪問(wèn)PDM系統(tǒng);CAD/CAM用戶通過(guò)直接訪問(wèn)CAD/CAM系統(tǒng),由嵌入在CAD/CAM系統(tǒng)中的PDM接口程序訪問(wèn)PDM集成接口,完成CAD/CAM系統(tǒng)與PDM的信息交換。
圖1為基于PDM的CAD/CAM系統(tǒng)集成框架簡(jiǎn)圖。
圖1 基于PDM的CAD/CAM集成框架
1.1 基于PDM實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成的技術(shù)
實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效集成,需要從企業(yè)產(chǎn)品管理的需求出發(fā),考慮現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)的種類和功能、產(chǎn)生數(shù)據(jù)的類型、信息的操作與存儲(chǔ)方法,結(jié)合企業(yè)現(xiàn)實(shí)的管理流程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)流程,進(jìn)行詳細(xì)的分析,建立統(tǒng)一的產(chǎn)品模型,區(qū)分應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)與PDM模型數(shù)據(jù)。同時(shí),還需要從企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目管理的層次,結(jié)合PDM中過(guò)程管理、工作流管理等要求,針對(duì)不同的CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)、封裝集成。
主要包括:①統(tǒng)一的產(chǎn)品、過(guò)程、資源模型;②項(xiàng)目/工作流管理模型;③應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)封裝。
基于PDM實(shí)現(xiàn)CAD/CAM系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)集成,關(guān)鍵是面向特定的CAD/CAM系統(tǒng)開發(fā)集成接口,采用應(yīng)用封裝、接口交換或緊密集成的方式,實(shí)現(xiàn)各種文檔的自動(dòng)管理,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的自動(dòng)提取和更新。
(1)應(yīng)用封裝。
在PDM系統(tǒng)中將CAD/CAM系統(tǒng)與其產(chǎn)生的文件信息相關(guān)聯(lián),把CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的文件作為整體來(lái)管理,實(shí)現(xiàn)CAD/CAM文件的自動(dòng)識(shí)別和存儲(chǔ),并能自動(dòng)啟動(dòng)CAD/CAM工具。
在這種集成模式下,PDM不能管理和識(shí)別CAD/CAM產(chǎn)生的內(nèi)部數(shù)據(jù),也不能對(duì)其內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行修改,僅能實(shí)現(xiàn)CAD/CAM文檔的管理。應(yīng)用封裝不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)間內(nèi)部數(shù)據(jù)的交換,也無(wú)法從CAD/CAM系統(tǒng)中提取必要的產(chǎn)品信息,在PDM中建立統(tǒng)一的產(chǎn)品模型。
(2)接口交換。
針對(duì)不同的CAD/CAM系統(tǒng)開發(fā)專用接口,或建立基于某種標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范和訪問(wèn)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)接口。系統(tǒng)間共享的數(shù)據(jù)通過(guò)接口傳遞給PDM統(tǒng)一管理,并有PDM從中提取必要的數(shù)據(jù),建立不依賴于具體軟件平臺(tái)的共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)。而屬于CAD/CAM系統(tǒng)特有的、不需要其它系統(tǒng)共享的信息,則仍然通過(guò)CAD/CAM產(chǎn)生的文件進(jìn)行保存。
采用接口交換的方式,需要對(duì)CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā),建立PDM訪問(wèn)接口,同時(shí)在PDM系統(tǒng)中建立針對(duì)各個(gè)CAD/CAM系統(tǒng)的集成接口。通過(guò)集成接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從CAD/CAM系統(tǒng)的自動(dòng)捉取,以及從PDM系統(tǒng)向CAD/CAM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新,以保證兩者數(shù)據(jù)的一致性。
(3)緊密集成。
在接口交換方式中,CAD/CAM系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)的冗余,容易造成產(chǎn)品信息的不一致,例如,在CAD/CAM系統(tǒng)中修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹后,沒(méi)有及時(shí)更新到PDM中,使得CAPP等其它系統(tǒng)無(wú)法使用最新數(shù)據(jù)。在緊密集成方式中,PDM除了提取并保存CAD/CAM產(chǎn)生的數(shù)據(jù)外,還實(shí)現(xiàn)了不同CAD/CAM系統(tǒng)間、CAD/CAM系統(tǒng)與PDM間的相互訪問(wèn),當(dāng)在CAD/CAM系統(tǒng)或PDM中修改數(shù)據(jù)時(shí),其它相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)可以自動(dòng)更新,從而保證了信息的一致性和正確。
1.2 基于PDM的產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成的實(shí)現(xiàn)
通過(guò)PDM有機(jī)的集成CAD/CAE/CAFD/CAPP/CAM系統(tǒng),為企業(yè)用戶提供統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源,監(jiān)控產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程,協(xié)調(diào)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的一致性,構(gòu)建企業(yè)合理、有序的信息系統(tǒng)。圖2為基于PDM的CAD/CAE/CAFD/CAPP/CAM集成的信息流模型。
圖2 基于PDM的CAD/CAE/CAFD/CAPP/CAM集成信息流
(1)CAD/CAM與PDM集成。
CAD/CAM系統(tǒng)是整個(gè)產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)的源頭。設(shè)計(jì)人員依據(jù)產(chǎn)品開發(fā)的流程,從PDM系統(tǒng)中獲取產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)書及相關(guān)設(shè)計(jì)要求,完成產(chǎn)品的三維模型設(shè)計(jì)和二維工程圖繪制,設(shè)計(jì)結(jié)果以三維模型、二維工程圖的形式提交到系統(tǒng)中。產(chǎn)品的屬性信息和裝配關(guān)系,可以通過(guò)程序接口提取到PDM中,生成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。在CAD/CAM與PDM緊密集成的系統(tǒng)中,PDM對(duì)產(chǎn)品的屬性信息、裝配管理等的修改,通過(guò)集成接口自動(dòng)更新到CAD/CAM模型中,使兩者保持一致。
在PDM系統(tǒng)中還可以集成異構(gòu)CAD/CAM系統(tǒng)的瀏覽器,企業(yè)相關(guān)部門人員不需要安裝和運(yùn)行CAD/CAM軟件,就可以在系統(tǒng)中直接瀏覽產(chǎn)品的三維或二維模型。
(2)CAE與PDM集成。
CAE系統(tǒng)根據(jù)從PDM中獲取的產(chǎn)品模型文件,進(jìn)行產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、有限元等分析計(jì)算,計(jì)算的結(jié)果已分析計(jì)算文件的形式保存到PDM的文檔電子倉(cāng)庫(kù)中。
由于CAE系統(tǒng)涉及的領(lǐng)域十分廣闊,分析計(jì)算的結(jié)果數(shù)據(jù)量巨大,難以采用通用的可視化技術(shù)進(jìn)行瀏覽,因此,通常只采用應(yīng)用封裝的方法實(shí)現(xiàn)CAE軟件的集成。
(3)CAPP與PDM集成。
產(chǎn)品工藝路線是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造集成的關(guān)鍵信息。工藝設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品幾何模型與裝配模型的基礎(chǔ)上,根據(jù)企業(yè)的制造環(huán)境、設(shè)備情況、原材料信息進(jìn)行的。CAPP系統(tǒng)所生成的工序、工位信息與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)配置有著密切的關(guān)聯(lián)。設(shè)計(jì)過(guò)程涉及企業(yè)的多個(gè)部門、人員,具有權(quán)限控制、任務(wù)管理、流程控制的要求。因此,CAPP系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采用緊密集成的方式實(shí)現(xiàn)與PDM的集成。
CAPP系統(tǒng)從PDM中提取產(chǎn)品屬性信息、產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu),從PDM數(shù)據(jù)庫(kù)、ERP數(shù)據(jù)庫(kù)或企業(yè)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中獲取加工設(shè)備、工藝裝備、原材料等制造資源信息。在PDM系統(tǒng)中建立工藝管理器,CAPP生成的產(chǎn)品工藝路線被分解為基本的工序、工位單元,保存在PDM的工藝信息庫(kù)中進(jìn)行統(tǒng)一管理。同時(shí)管理各個(gè)工序、工位中相關(guān)的夾具、刀具、NC代碼等。
產(chǎn)品的工藝信息參與產(chǎn)品的配置,隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化,對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行配置。工藝設(shè)計(jì)的結(jié)果通過(guò)工藝BOM傳遞到ERP、MES系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造過(guò)程的集成。工藝設(shè)計(jì)中的各種工藝任務(wù)、設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)權(quán)限則可采用PDM中的項(xiàng)目管理、工作流過(guò)程管理和權(quán)限管理功能進(jìn)行控制。
(4)CAFD與PDM集成。
工裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要從PDM的文檔電子倉(cāng)庫(kù)中獲取產(chǎn)品的三維或二維模型文件,從產(chǎn)品對(duì)象庫(kù)中獲取產(chǎn)品的基本屬性信息,從工藝信息庫(kù)中獲取工藝信息,進(jìn)行工位器具、夾具等的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)結(jié)果以工裝模型文件的形式保存在PDM的文檔電子倉(cāng)庫(kù)中,同時(shí)從工裝模型文件中提取工裝的屬性信息,保存在產(chǎn)品對(duì)象庫(kù)中,并與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝過(guò)程模型等進(jìn)行關(guān)聯(lián),形成產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型、制造工藝模型、工藝裝備模型間的全面關(guān)聯(lián),以保持產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置以及工程更改時(shí)相關(guān)模型的一致。
(5)CAM與PDM集成。
CAM系統(tǒng)從PDM中獲取產(chǎn)品的模型文件和工藝、工裝信息,完成加工刀具軌跡文件的計(jì)算和NC程序的生成,并進(jìn)行加工過(guò)程的仿真。NC程序采用文檔的方式保存在PDM系統(tǒng)中,同時(shí)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝信息模型相關(guān)聯(lián)。
2 PDM系統(tǒng)的實(shí)施方法與步驟
PDM不同于一般的CAD/CAM系統(tǒng),它涉及的范圍較廣,包括企業(yè)管理層、技術(shù)層、基礎(chǔ)環(huán)境層的各個(gè)方面。由于各企業(yè)在文化、管理模式、組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品類型、設(shè)計(jì)流程等方面的差異,PDM的應(yīng)用需要進(jìn)行大量的實(shí)施工作,以適應(yīng)特定企業(yè)的需求。
2.1 PDM系統(tǒng)實(shí)施的下幾個(gè)階段
(1)需求分析。
確定PDM的應(yīng)用范圍和目標(biāo),分析整理管理的產(chǎn)品信息的種類和規(guī)范,明確系統(tǒng)實(shí)施的周期。
(2)項(xiàng)目計(jì)劃。
成立PDM實(shí)施項(xiàng)目組,一制定具體的實(shí)施計(jì)劃。
(3)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
收集整理企業(yè)現(xiàn)有的組級(jí)機(jī)構(gòu),產(chǎn)品信息、管理規(guī)定、設(shè)計(jì)流程等信息,建立PDM系統(tǒng)人員、產(chǎn)品、工作流程的基本模型,制定PDM集成方案,設(shè)計(jì)PDM系統(tǒng)運(yùn)行的軟硬件環(huán)境。
(4)系統(tǒng)定制與集成開發(fā)。
在PDM廠商或集成服務(wù)廠商的支持下,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中指定的信息模型和集成方案,對(duì)PDM系統(tǒng)進(jìn)行定制與集成開發(fā)。
(5)系統(tǒng)安裝與配置。
安裝PDM系統(tǒng),根據(jù)企業(yè)情況、要求和實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)配置。
(6)人員培訓(xùn)。
對(duì)PDM的使用者、管理人員、企業(yè)行政管理人員等進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)。
(7)系統(tǒng)集成與測(cè)試。
在PDM投入正式使用前,應(yīng)當(dāng)采用企業(yè)實(shí)際的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試,測(cè)試運(yùn)行與手工管理體系平行工作,對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行修改和完善。
(8)系統(tǒng)上線,正式運(yùn)行。
經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的運(yùn)行測(cè)試,可以正式切換到PDM的管理,PDM系統(tǒng)只是上線投入使用。
對(duì)企業(yè)來(lái)講,PDM技術(shù)的應(yīng)用不僅是一種技術(shù)變革,同時(shí)也是對(duì)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、經(jīng)營(yíng)管理模式、產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程的變革。PDM的實(shí)施是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,它不僅涉及到技術(shù)因素,而且設(shè)計(jì)到企業(yè)的組織管理等眾多因素,并非簡(jiǎn)單地將原有手工操作和管理模式計(jì)算機(jī)化。因此,需要結(jié)合企業(yè)的長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)管理目標(biāo)以及企業(yè)信息化建設(shè)的總體規(guī)劃,通過(guò)對(duì)核止業(yè)務(wù)過(guò)程和產(chǎn)品信息的詳細(xì)分析,從戰(zhàn)略的高度,投入相當(dāng)?shù)娜肆Α⑽锪?lái)進(jìn)行實(shí)施。
2.2 PDM實(shí)施的主要內(nèi)容
(1)PDM選型與工作環(huán)境配置。
根據(jù)企業(yè)的規(guī)模和實(shí)施目標(biāo),選擇適應(yīng)的PDM產(chǎn)品,并配置相應(yīng)的服務(wù)器系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)等軟硬件環(huán)境。
(2)電子倉(cāng)庫(kù)規(guī)劃與配置。
分析整理PDM管理的各類產(chǎn)品數(shù)據(jù)的類型、屬性,根據(jù)企業(yè)的管理模式,進(jìn)行電子倉(cāng)庫(kù)規(guī)劃與配置,建立集中或分布式的文件服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器系統(tǒng)。
(3)組織機(jī)構(gòu)規(guī)劃與權(quán)限管理。
建立企業(yè)的人員信息模型,組織結(jié)構(gòu)模型、職責(zé)與角色模型、權(quán)限管理模型等。
(4)項(xiàng)目管理。
建立各類項(xiàng)目的管理規(guī)定,包括項(xiàng)目管理模式,項(xiàng)目階段劃分、項(xiàng)目計(jì)劃與調(diào)整、項(xiàng)目任務(wù)分配和項(xiàng)目監(jiān)控,根據(jù)項(xiàng)目動(dòng)態(tài)管理的要求,制定項(xiàng)目組織管理和動(dòng)態(tài)權(quán)限管理規(guī)定。
(5)文檔的分類與管理。
分類整理與產(chǎn)品開發(fā)有關(guān)的各類文檔,定義每類文檔屬性、文檔間的關(guān)聯(lián)、文檔的存取控制模式、文檔的版本控制策略等。
(6)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理。
確定產(chǎn)品配置方案以及采用版本配置、有效性配置、視圖配置、結(jié)構(gòu)選項(xiàng)配置等的基本規(guī)則和管理制度,制定不同產(chǎn)品配置下的BOM表結(jié)構(gòu),形成配置模型。根據(jù)企業(yè)實(shí)際需求定制設(shè)計(jì)產(chǎn)品配置管理,建立產(chǎn)品的系列化產(chǎn)品族模型和面向客戶定制的變形設(shè)計(jì)配置模型。
(7)設(shè)計(jì)、審批、工程更改流程定義。
分析企業(yè)各種設(shè)計(jì)、管理、業(yè)務(wù)外包、工程更改等流程,進(jìn)行重組和優(yōu)化,建立各種工作流程和更改流程模型。
(8)應(yīng)用系統(tǒng)集成。
整理產(chǎn)品開發(fā)所需的各種應(yīng)用程序,分析各應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境、輸入、輸出數(shù)據(jù),制定基于PDM的應(yīng)用系統(tǒng)集成方案,進(jìn)行PDM的集成開發(fā),實(shí)現(xiàn)集成。
3 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成管理的意義
采用PDM技術(shù),可以消除企業(yè)中不同部門對(duì)產(chǎn)品信息理解的差異,消除地理位置的影響,提高信息查詢的速度,保證產(chǎn)品信息的安全,將信息的產(chǎn)生、審批、更改過(guò)程納入統(tǒng)一的管理中。
(1)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化。
產(chǎn)品數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化分類和定義是實(shí)施PDM、實(shí)現(xiàn)企業(yè)規(guī)范管理的基礎(chǔ)工作。PDM所建立的同一產(chǎn)品模型,將企業(yè)中原本分散在各個(gè)部門、彼此缺乏內(nèi)在關(guān)聯(lián)的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)化、可重復(fù)利用的寶貴的知識(shí)財(cái)富。
(2)實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理制度的規(guī)范化。
實(shí)施PDM后,所有產(chǎn)品設(shè)計(jì)管理均需要通過(guò)PDM系統(tǒng)來(lái)完成。企業(yè)員工只有按照系統(tǒng)的各項(xiàng)規(guī)定,通過(guò)系統(tǒng)中規(guī)范化的步驟、方法進(jìn)行產(chǎn)品信息的存取、修改和查詢,完成任務(wù)的分發(fā)、執(zhí)行,進(jìn)行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的審批、簽署等工作,從而消除手工管理過(guò)程中操作的隨意性,提高了各項(xiàng)管理制度的規(guī)范化。
(3)實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理流程的合理化。
通過(guò)PDM提供的相關(guān)管理功能,將企業(yè)中的產(chǎn)品研發(fā)流程、工藝設(shè)計(jì)流程、工程更改流程、審批/簽署流程等進(jìn)行統(tǒng)一建模和管理,將企業(yè)員工的日常工作納入PDM的統(tǒng)一管理,保證企業(yè)按照規(guī)定的、合理的流程開展各項(xiàng)工作。
4 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)實(shí)施PDM系統(tǒng),對(duì)企業(yè)信息化系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成管理是解決企業(yè)信息孤島最有效的方法,通過(guò)數(shù)據(jù)的集成管理可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的信息傳遞,保證企業(yè)信息的統(tǒng)一和共享。但集成不是一件容易的事情,特別是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)間的集成,難度會(huì)更大。
同樣PDM系統(tǒng)的實(shí)施也是一個(gè)不斷深入、不斷完善的過(guò)程,利用系統(tǒng)的各項(xiàng)管理功能對(duì)企業(yè)原有的工作模式和工作流程進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化改進(jìn),才能使企業(yè)越來(lái)越來(lái)適應(yīng)現(xiàn)代信息化環(huán)境下的流程管理模式,從而提升企業(yè)的管理能力,提高工作效率。
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本文標(biāo)題:PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成技術(shù)與實(shí)施方法
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